論大同發(fā)電廠供熱機組改造項目經(jīng)濟性評價

柴青

摘 要：熱電聯(lián)產(chǎn)的重要作用很多，如由于熱能供應(yīng)方式的改變帶來的充分利用。為滿足大同市不斷增長的熱負荷需要，大同發(fā)電廠不僅將一期的6臺國產(chǎn)20萬kW機組改造成供熱機組，并將二期工程2臺600MW空冷發(fā)電機組和三期新建的2×660 MW超臨界直接空冷機組改成供熱機組。

關(guān)鍵詞：熱電聯(lián)產(chǎn) 裝機容量 供熱機組 經(jīng)濟性能

中圖分類號：TM62 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）03（c）-0218-02

1 概述

1.1 課題的提出

當(dāng)前，由于中國各省市經(jīng)濟發(fā)展不平衡，各地區(qū)氣候和自然條件與基礎(chǔ)設(shè)施也有很大的不同，客觀條件確定了熱電聯(lián)產(chǎn)的發(fā)展一定要依據(jù)每個工程的具體情況，因地制宜地建設(shè)大、中、小型并舉，區(qū)域熱電廠改造等按具體情況發(fā)展。目前我國熱電聯(lián)產(chǎn)已經(jīng)逐步進入發(fā)展階段，在技術(shù)水平、系統(tǒng)設(shè)備等方面，已經(jīng)取得了良好的效果。熱電聯(lián)產(chǎn)已經(jīng)逐步地走進電力企業(yè)，這不僅能夠為其帶來良好的經(jīng)濟前景，也能為優(yōu)化電力結(jié)構(gòu)起到重要作用。

大同發(fā)電廠隨國電電力發(fā)展股份有限公司統(tǒng)一納入五大發(fā)電集團之一——中國國電集團公司管理范疇，屬于國電電力股份有限公司的直屬企業(yè)，是國電電力發(fā)展股份有限公司全資擁有的特大型發(fā)電企業(yè)，是國家“六五”期間為發(fā)揮山西的能源優(yōu)勢、充分利用大同地區(qū)豐富的煤炭資源，緩解北京地區(qū)用電緊張局面而興建的重點建設(shè)工程項目。1984年6月30日1號機組投產(chǎn)發(fā)電，到1988年11月25日工程全部完工，共安裝6臺國產(chǎn)20萬kW發(fā)電機組，總裝機容量120萬kW。

國電電力大同發(fā)電有限責(zé)任公司，是大同發(fā)電廠二期及三期改建工程，是國電電力發(fā)展股份有限公司（出資比例60%）和北京京能國際股份有限公司（出資比例40%）共同投資組建的項目法人公司。其中，二期工程是2臺600 MW空冷發(fā)電機組系統(tǒng)，是我國國內(nèi)首家600 MW機組采用直接空冷技術(shù)的電廠，三期改建工程于2007年4月18日獲國家發(fā)展和改革委員會核準(zhǔn)，建設(shè)規(guī)模為2臺660 MW超臨界直接空冷機組。二、三期工程機組全部采用直接空冷技術(shù)和利用城市中水作為生產(chǎn)用水，100%全煙氣脫硫，綠色環(huán)保特色明顯，對在北方缺水地區(qū)建設(shè)大容量發(fā)電機組、提高城市污水綜合利用水平、實現(xiàn)大型燃煤機組煙氣脫硫具有良好的示范作用。

由于熱電聯(lián)產(chǎn)的重要作用很多，如由于熱能供應(yīng)方式的改變帶來能量的充分利用。與分散供熱的供熱鍋爐相比，出于熱電廠的鍋爐效率遠高于供熱鍋爐，所以集中供熱比分散供熱的煤耗低得多。因此，為實現(xiàn)更好的供熱條件，大同發(fā)電廠實施了三期改建項目，第一期工程建設(shè)2*220 MW燃煤發(fā)電機組的供熱，于2007年完成；二期改建工程2*660 MW燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)機組，于2009年完成；三期改建工程2*660 MW燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)機組，于2011年完成。

此論文根據(jù)各影響因素對該供熱機組的改建項目經(jīng)濟性的影響大小，決策者可以對其采取相應(yīng)的措施以有效地改建項目的經(jīng)濟效果。通過實證分析，將分層次綜合評價經(jīng)濟性，不僅能把生產(chǎn)因素、設(shè)備因素、人員因素和環(huán)境因素等有機地結(jié)合起來，還能科學(xué)、客觀地反映出該改建項目的經(jīng)濟性。

2 大同市熱負荷分析

2.1 大同市供熱現(xiàn)狀

大同市系我國重要的煤炭產(chǎn)區(qū)，煤炭資源蘊藏豐富，是我國重要的能源基地。建國以來興建了大型火電廠主要是為了保證向首都供電。大同市地處雁北高寒地帶，冬季嚴寒采暖期長達5個月，且市區(qū)東西方向?qū)挾媳狈较蛘?，現(xiàn)有幾個中小型熱電廠都偏于西側(cè)。從熱力網(wǎng)建設(shè)投資和運行費用考慮，不能經(jīng)濟有效地向市區(qū)中部、南部和東部供熱。因此至今大同市的采暖熱源還有相當(dāng)部分是靠小型集中鍋爐房分散供給，單純發(fā)電的大型火電廠和大量的采暖鍋爐房排放的煙氣導(dǎo)致城市大氣污染相當(dāng)嚴重。

從1994年起，大同市開始建設(shè)采暖熱力網(wǎng)，由華北市政工程設(shè)計院承擔(dān)設(shè)計，1997年熱網(wǎng)投產(chǎn)，隨著采暖熱用戶需求增加，熱源又不能滿足要求。供熱缺口達1000萬m2以上。

2.2 改建大同市供熱項目的必要性

大同發(fā)電廠位于大同市南側(cè)，地處大同市城市邊緣，距市中心4 km，靠近大同市城南及城東供熱負荷中心，具有得天獨厚的地緣優(yōu)勢，是理想的熱源廠位置。利用大同發(fā)電廠的熱源對市區(qū)內(nèi)實施集中供熱有明顯的有利因素：一是有利于大同市大氣環(huán)境的改善，盡快改善大同市大氣環(huán)境質(zhì)量，大同發(fā)電廠實施熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱可增加1000萬m2熱源，可拆除市區(qū)燃煤小鍋爐500多臺，從而減少有害氣體排放。二是有利于大同市棚戶區(qū)改造、城中村改造，促進城市建設(shè)。隨著大同城市建設(shè)、棚戶區(qū)改造、城鄉(xiāng)結(jié)合部改造的發(fā)展，城市集中供熱需求改大與現(xiàn)有集中供熱熱源不足及布局不合理的矛盾也越來越突出，特別是對于一些棚戶區(qū)、城中村熱源難以覆蓋。三是有利于發(fā)展大同市集中供熱事業(yè)。四是有利于企業(yè)今后的進一步的生存和發(fā)展。同時還具有鋪設(shè)供熱管網(wǎng)距離短，管網(wǎng)投資相對較低，供暖熱負荷穩(wěn)定、均勻，熱效率高的優(yōu)勢。2007年大同市改大集中供熱盡快改善市區(qū)大氣質(zhì)量，推進省、市“藍天碧水”工程，因此，大同發(fā)電廠供熱改造便成為其中一項重要措施。

3 大同發(fā)電廠供熱機組改建項目經(jīng)濟性評價

3.1 供熱機組經(jīng)濟性能

大同發(fā)電廠裝有6×DG670—140—540/540型東方鍋爐廠生產(chǎn)的超高壓鍋爐，配套6×N200—12.7/535/535型東方汽輪機廠生產(chǎn)的超高壓中間再熱三缸三排汽凝汽式汽輪發(fā)電機組，近年來各臺機組都進行了包括主機、輔機在內(nèi)的現(xiàn)代化改造，如：各臺汽輪機通流部分現(xiàn)代化改造，#1～#6鍋爐脫氮燃燒器改造、鍋爐預(yù)熱器、省煤器改造、鍋爐低再增容改造、鍋爐吸風(fēng)機由單吸改為雙吸風(fēng)機；#1～#6爐電除塵器改造后，其除塵效率高于98%；投資1.65億元安裝的#2和#3爐煙氣脫硫裝置已于2007年2月投運，其脫硫效率可達99%；#6爐煙氣脫硫裝置已于2005年10月投運，其脫硫效率可達98.6%；#1～#4機組凝汽器改造和水塔大修改造；#1～#6機組熱控系統(tǒng)自動化DCS改造；#1機組給水泵進行變頻調(diào)節(jié)優(yōu)化改造，#2、#3、#4機組進行了汽動泵改造；2002年投資新建了生產(chǎn)、生活廢水處理廠等。近幾年來全廠6臺機組投運安全可靠，未發(fā)生一般設(shè)備事故，現(xiàn)已連續(xù)安全運行1446天。全廠6臺機組平均等效可用系數(shù)分別為：2004年93.57、2005年93.26、2006年89.89（有兩臺機組進行大修）。2006年#1～#4濕冷機組供電煤耗357.8g/kWh，比同型機組全國平均水平367.8 g/kWh低了10 g/kWh。廠用電率6.37%，較同型機組全國平均水平7.92%低1.55%。全廠生產(chǎn)生活用水原來全部由市供水公司供給的每天60000 t自來水或地下水，在2003年生產(chǎn)、生活廢水處理廠建成后已開始充分利用中水，目前生產(chǎn)及生活用水已全部回用（除鍋爐除灰水外），每天7600～8000 t中水回用替換了自來水或地下水，工業(yè)用水重復(fù)利用率達97%，通過設(shè)備整治和節(jié)水改造等工作，現(xiàn)每天全廠每天用水50000～52000 t，比過去每天節(jié)水10000～8000 t，發(fā)電綜合水耗為2.42 kg/kWh。全廠各設(shè)備改造成效卓著并安全可靠性和經(jīng)濟性在同類型機組中居中上水平，節(jié)能環(huán)排水平居全國同類型機組先進水平，這些為大同發(fā)電廠機組進行供熱改造并進一步為大同市節(jié)能減排打下了牢固基礎(chǔ)。endprint

3.2 熱源和首站工程原理

（1）汽輪機本體更換兩根予制的∮920 mm中低缸連通管，在至雙流低缸入口側(cè)兩管上各安裝一個調(diào)節(jié)碟閥和通低缸的安全閥。兩根連通管間有短管相連通。

（2）在連通管靠A列側(cè)開孔引出一根∮1100 mm的供熱抽汽管，該管上裝有手動隔離閥、逆止快關(guān)閥和調(diào)節(jié)閥，以及膨脹節(jié)和支架等。

（3）DCS和DEH補充熱控和保護功能。

（4）采用單元制首站。在汽輪機組與A列墻（兩臺循環(huán)泵）之間的井口處架設(shè)標(biāo)高約6.5～12 m2的熱網(wǎng)加熱器平臺。安裝2臺換熱面積達1250 m2的臥式熱網(wǎng)加熱器。3臺熱網(wǎng)泵及疏水泵安裝在機房零米。A列墻外與機組軸線平行裝設(shè)∮1200 mm的一對熱網(wǎng)供水與回水干管。

3.3 計算條件

3.3.1 每年采暖期從11月初至次年3月底共計5個月，3624 h。

3.3.2 考慮到采暖期內(nèi)平均氣溫與嚴寒氣溫的差別，供熱平均負荷率以0.72計，即在5個月采暖期內(nèi)，供熱量利用小時=3624 h×0.72=2609 h。

3.3.3 機組在純凝工況時，主汽流量=610 t/h ，發(fā)電出力=210 MW；

機組在供熱工況時，主汽流量=670 t/h發(fā)電出力以熱定電節(jié)能增利經(jīng)濟效益即以610 t/h純凝工況和670 t/h條件下以熱定電工況相比。

3.4 在電力尖峰時，熱電聯(lián)產(chǎn)的經(jīng)濟調(diào)度有以下兩種方法

（1）平均熱負荷法

將爐出力增至最大（670 t/h），調(diào)整供熱抽汽量使電出力達到210 MW 使總供熱抽汽量由各機平均分擔(dān)。

（2）熱電錯峰法

由于電力尖峰時間不長，而熱水網(wǎng)的熱容量很大，可以在電力尖峰時降低抽汽量以保證最高發(fā)電出力，由于水網(wǎng)的熱慣性，短時間內(nèi)不會影響熱用戶，在電網(wǎng)調(diào)度允許下逐漸降低發(fā)電出力同時逐步補足供熱抽汽量。

3.5 供熱機組抽汽量越大，電廠節(jié)煤節(jié)水效益越大

目前設(shè)計的指導(dǎo)思想應(yīng)是機組充分發(fā)揮其本身固有的供熱潛力，同時又要在70%負荷低谷工況下盡量增加供熱量并提高供水溫度，這是加強大二供熱機組在華北電網(wǎng)以及大同熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中競爭力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

可以看出，設(shè)備的自身條件即設(shè)備的先進性、檢修率等，都或多或少地影響著機組的運行，提高機組的先進性必然是熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)展的一大趨勢，同時，加強機組建設(shè)的配套設(shè)施也不容忽視，同時，在生產(chǎn)運行上，要嚴格的服從國家的各項產(chǎn)業(yè)政策，環(huán)境保護政策，在內(nèi)外部經(jīng)濟性的條件下，實現(xiàn)項目的良性循環(huán)發(fā)展。

4 結(jié)語

通過以上分析，實現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)的經(jīng)濟效益比較顯著，在相應(yīng)的基礎(chǔ)條件基本確定的情況下，可以通過采取提高機組設(shè)備的技術(shù)先進性，即采用改建項目，不僅改大了機組的容量，而且可以彌補日益增長的電力增長需求和供熱需求，說明該改建項目具有較強的經(jīng)濟性，此項目不僅能夠滿足內(nèi)部的要求，同時也可以帶動產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，為大容量熱電聯(lián)產(chǎn)提供參考，有助于電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和穩(wěn)定。可以說，熱電聯(lián)產(chǎn)是電力工業(yè)發(fā)展的重要組成部分，發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)是節(jié)約能源的需要，是環(huán)境保護的要求。

參考文獻

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